淺談基因修復機制

生活科學趣談

發現細胞修復DNA機制 美英3學者獲化學獎 – 聯合報發布於2015年10月8日

DNA是去氧核醣核酸 DeoxyriboNucleic Acid 的縮寫,它是 遺傳 信息的載體,基因則是DNA的其中一個區段。在DNA這個雙螺旋結構中,包含胸腺嘧啶(T)、腺嘌呤(A)、胞嘧啶(C)和鳥嘌呤(G)四種鹼基。由於嘌呤與嘧啶之間會形成氫鍵,因此其中一股去氧核醣核酸上所具有的各類型鹼基,都只會與另一股上的某一特定類型鹼基產生鍵結,此種情形稱為互補性鹼基配對。在正常情況下,T只與A相連,而C只與G相連。

DNA_Structure

人體細胞中的的基因每天都可能遭受不同形式的損害,包括單個鹼基改變所引起的點突變,或多個鹼基的缺失、重複和插入,因而造成基因序列的改變。發生的原因可以是細胞分裂時遺傳基因的複製發生錯誤,或受病毒、高能輻射、自由基或基因毒性物質的影響。六價鉻、苯、芳香胺都具有基因毒性,以芳香胺為例,由於其具有親核性,可以和DNA產生共價鍵結而形成DNA的加合物,造成細胞無法準確的複製基因,這種變異的結果往往就是形成癌細胞。不過,人體自有修護DNA的機制,以 苯並芘 為例,這是一種常見於香菸中的致癌物,當它和DNA的鹼基產生共價鍵結時,體內的轉錄因子TFIIH複合物會將其移除,並啟動後續的一系列修補動作(將兩個錯置的G鹼基換成正確的T鹼基)。

至於具有高能量的游離輻射則會造成雙股螺旋同時斷裂,此時有賴 KU蛋白質 將斷裂處連結起來。KU蛋白質除了具有DNA的修復作用外,還負責端粒的延長​​功能,因此據信與長壽有密切關連

下列動畫則顯示 MutS-1 蛋白質掃描到錯誤的鹼基配對時,會啟動XO酵素^^來進行修復

結論:
人體細胞中的DNA非常脆弱,紫外線曝曬、抽菸、自由基、基因毒性物質等都會使其受損,細胞要在這樣的環境下存活,就得依賴日以繼夜的監控與修復系統來協助,若是修復機制異常就很難能逃過癌症的侵襲。因此如何讓受損的基因能恢復正常運作,除了藉由認識受損的機理來協助開發出抗癌藥物之外,更需仰賴健康的生活形態!

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